模具壽命與失效

1、模具壽命與失效1、按模具所加工材料的再結(jié)晶溫度分：冷變形模具，熱變形模具，溫變形模具2、按模具交工胚料的工作溫度分：熱做模具，冷作模具，溫作模具3、模具失效：模具受到損壞，不能通過修復(fù)而繼續(xù)服役時稱為模具失效。4、非正常失效：模具未達到一定工業(yè)技術(shù)水平公認的使用壽命就不能服役時，稱為模具的早期失效，也叫做非正常失效。4、模具發(fā)生正常失效時，已達到或超過模具預(yù)定的壽命。5、按經(jīng)濟法觀點對失效分類：正常耗損失效，模具的使用時間已到壽命終止期，屬正常失效模具缺陷失效，屬于模具質(zhì)量問題，應(yīng)由模具制造者承擔(dān)責(zé)任。誤用失效，屬于使用不當(dāng)造成的失效，應(yīng)由模具使用者承擔(dān)責(zé)任。受累性失效，屬于其他原因或自然災(zāi)害

2、等不可抗拒的因素所造成的失效。6、影響磨粒磨損的因素：磨粒的幾何形狀對磨損率也有較大的影響。當(dāng)默默里的棱角尖銳且凸出較高時，金屬表面磨損率較大。當(dāng)磨粒棱角不尖銳且凸出較小時，磨損率較小。要減小磨粒磨損量，金屬的硬度Hm應(yīng)比磨粒的硬度Ha高。（要求滿足Hm1.3Ha）模具與工件之間的表面壓力越大，磨粒壓入金屬表面的深度越深，則磨損量越大。但當(dāng)壓力達到一定值后，磨粒棱角變鈍，使磨損量的增加減緩。工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工件的深度越深，對模具的磨損量減小。7、影響粘著磨損的因素：材料性質(zhì)，相同金屬或互溶性大的材料組成的摩擦副，粘著效應(yīng)較強，易產(chǎn)生粘著磨損。性質(zhì)不同的金屬或互溶性較小的材料

3、組成的摩擦副，不易產(chǎn)生粘著磨損。材料硬度，模具材料的工件材料硬度相差越大，則磨損越小。兩者硬度越接近則磨損越嚴重。模具與工件表面壓力?；瑒幽Σ了俣?、使模具表面形成微小麻點和凹坑的現(xiàn)象稱為氣蝕磨損9、氣蝕磨損和沖蝕磨損是疲勞磨損的一種派生形式，易在注塑模與壓鑄模中出現(xiàn)。10、液體和固體微小顆粒高速落下，反復(fù)沖擊到模具表面，使局部材料流失，在金屬表面形成麻點和凹坑的現(xiàn)象稱為沖蝕磨損11、韌性斷裂斷口的宏觀特征為端口截面尺寸減小，有縮頸現(xiàn)象。12、脆性斷裂端口的宏觀特征為斷口截面尺寸無明顯變化，不產(chǎn)生縮頸。13、晶界斷裂的概念，特點？答：裂紋沿多晶體晶界擴展分離產(chǎn)生的斷裂，也稱為晶界斷裂。特點：沿

4、晶斷裂在室溫下往往是脆性斷裂。14、疲勞裂紋總是在應(yīng)力最高、強度最弱的部位上形成；疲勞斷口明顯地分為疲勞擴展區(qū)（光亮區(qū)）和最后斷裂區(qū)（粗糙區(qū)）；韌性材料斷口具有纖維狀特征，脆性材料斷口具有結(jié)晶狀特征。15、磨損對斷裂的促進作用（論述磨損、塑性變形、斷裂的相互作用）（多種失效形式的交互作用）答：磨損對斷裂的促進作用，磨損溝痕可成為裂紋的發(fā)源地。當(dāng)由磨損形成的裂紋在有利于其向縱深發(fā)展的應(yīng)力作用下，就會造成斷裂。 磨損對塑性變形的促進作用，模具局部磨損后，會帶來承載能力的下降以及易受偏載，造成另一部位承受過大的應(yīng)力而產(chǎn)生塑性變形。 塑性變形對磨損和斷裂的促進作用，局部塑性變形后，改變了模具零件間正常

5、的配合關(guān)系。如塑性變形后，模具間隙不均勻，間隙變小，必然造成不均勻磨損，磨損速度加快，進而促進磨損失效；另一方面，塑性變形后，模具間隙不均勻，承載面積變小，會帶來附加的偏心載荷以及局部應(yīng)力過大，造成應(yīng)力集中，并由此產(chǎn)生裂紋，促進斷裂失效。16、由于拉伸模在工作中受到較大的摩擦力，因而這種模具的失效形式主要是粘著磨損和磨力磨損。17、冷鐓模最常見的失效形式：磨損失效和疲勞斷裂失效18、根據(jù)金屬坯料的流動方向與凸模運動方向之間的關(guān)系可將冷擠壓分為四種類型：答：1.正擠壓 金屬坯料的流動方向與凸模運動方向相同為正擠壓2.反擠壓 金屬坯料的流動方向與凸模運動方向相反為反擠壓3.復(fù)合擠壓 金屬坯料的流動

6、方向一部分與凸模運動方向相同，另一部分與凸模運動方向相反為復(fù)合擠壓4.徑向擠壓 金屬坯料的流動方向垂直于凸模運動方向為徑向擠壓19、錘鍛?；臼问接校盒颓徊糠值哪１跀嗔?、型腔表面熱疲勞、塑性變形、磨損及錘鍛模燕尾的開裂。模具的早期脆性斷裂是在錘擊次數(shù)較少時發(fā)生的。20、由于被壓鑄的金屬材料不同，其融化的溫度差別很大，使得壓鑄模的工作條件和使用壽命有很大差別例如：1.壓鑄鋅合金時，壓鑄模型腔的表面溫度不超過400攝氏度，熱負荷較小，模具的工作壽命較長；2.壓鑄鋁合金時，壓鑄模型腔的表面溫度可達到600攝氏度左右3.壓鑄銅合金時，壓住模型腔的表面溫度可達750攝氏度以上4.壓鑄鐵合金時，壓鑄模

7、型腔的表面溫度高達1000攝氏度以上，模具的壽命很低，往往壓鑄幾百次就發(fā)生失效。21、.簡述為何回火不足會成為塑模開裂因素當(dāng)模具熱處理時，由于回火不足，組織中仍有較多的殘余的殘余奧氏體，在服役溫度下殘余奧氏體講轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而產(chǎn)生相變內(nèi)應(yīng)力，這也是引起模具開裂的因素。22、材料產(chǎn)生彈性變形的能力稱為彈性。材料抵抗彈性變形的能力稱為剛度。23、應(yīng)力狀態(tài)：拉應(yīng)力增大時，容易使材料產(chǎn)生脆性斷裂。稱為應(yīng)力狀態(tài)的軟性系數(shù)。值越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越軟，材料發(fā)生韌性斷裂的傾向越大；反之，應(yīng)力狀態(tài)越硬，材料傾向于脆性斷裂。24、模具結(jié)構(gòu)形狀的突變部位、表面缺口及材料的各種缺陷處，都易產(chǎn)生應(yīng)力集中并造成三向不等

8、拉伸等硬性應(yīng)力狀態(tài)，而增大脆性的破壞的傾向。25、斷裂韌度Kic是材料抗裂紋失穩(wěn)擴展的抗力指標。26、平均應(yīng)力 m是不隨時間而變化的常量，可視為循環(huán)應(yīng)力的靜載分量；應(yīng)力半幅 a則是循環(huán)應(yīng)力的交變分量。 27、模具在循環(huán)應(yīng)力的作用下經(jīng)過一定周次所發(fā)生的斷裂失效稱為疲勞。造成疲勞的根本原因是循環(huán)應(yīng)力種的交變分量 a。28、引起疲勞失效的循環(huán)應(yīng)力的最大值 max低于材料的屈服強度 s。29、模具表面的應(yīng)力集中部位，加工和使用過程中所造成的表面損傷，材料本身的冶金缺陷等，都易成為疲勞斷裂的裂紋源。尤其表面存在較大拉應(yīng)力時，疲勞裂紋多萌生于表面應(yīng)力集中處。30、因應(yīng)力集中導(dǎo)致的疲勞失效，在各種影響因素中

9、居首位。材料的強度越高，疲勞缺口敏感度越大，而強度較低、內(nèi)部又有許多缺陷的灰鑄鐵，其疲勞缺口敏感度很小。31、如何確定磨粒磨損的損力指標答：根據(jù)接觸面上的符合性質(zhì)和應(yīng)力大小不同，磨粒磨損可分為低應(yīng)力磨粒磨損和高應(yīng)力磨粒磨損，以及介于低應(yīng)力與高應(yīng)力之間的磨損。在低應(yīng)力磨粒磨損條件下，材料的磨損量與接觸壓力成正比，與材料的硬度成反比。這要求模具鋼具有高的硬度和耐磨性，應(yīng)提高鋼中碳和合金元素的含量，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，使其顯微組織在高強度的基體上均勻分布有更硬的碳化物或氮化物相。高應(yīng)力磨損多發(fā)生在摩擦表面承受高能量沖擊載荷時，其應(yīng)力很高，足以將磨粒打碎，并使材料表面層產(chǎn)生小量塑性變形。在這種沖擊磨損

10、條件下，要求材料有很高的加工硬化能力，加工硬化后的硬度要高。為了提高材料的耐磨性，不僅要求有高的硬度，還要求有較好的韌性。32、拉伸試驗測定的性能指標：1.彈性極限 2.屈服極限 3.抗拉強度 4.剛度E 5.延伸率33、圖 p6334、布氏硬度試驗的優(yōu)點是壓痕面積較大，其硬度值能反映材料在較大區(qū)域內(nèi)各組成相的平均性能。因此。布氏檢驗最適合測定灰鑄鐵、軸承合金等材料的硬度。壓痕大的另一優(yōu)點是試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性高。布氏硬度試驗的缺點是因壓痕直徑較大，一般不宜在成品件上直接進行檢驗；此外，硬度不同的材料需要更換直徑D和載荷F，同時壓痕直徑的測量也比較麻煩。35、洛氏硬度試驗的優(yōu)點是操作簡便迅速；

11、壓痕小，可對工件直接進行檢驗；采用不同標尺，可測定各種軟硬不同和薄厚不一試樣的硬度。缺點：壓痕較小，代表性差；尤其是材料中的偏析及組織不均勻等情況，使所測硬度值的重復(fù)性差、分散度大；用不同標尺測得的硬度值既不能直接進行比較，又不能彼此互換。36、維氏硬度試驗優(yōu)點：由于角錐壓痕清晰，采用對角線長度計量，精確可靠；任意選擇載荷，而不存在布氏硬度那種載荷F與壓球直徑D之間的關(guān)系約束。此外，維氏硬度也不存在洛氏硬度那種不同標尺的硬度無法統(tǒng)一的問題，而且比洛氏硬度所測試件厚度更薄。缺點：其測定方法較麻煩，工作效率低，壓痕面積小，代表性差，所以不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗。37、整體式模具缺點：整體式模具不

12、可避免地存在凹圓角半徑，易造成應(yīng)力集中，并引起開裂。優(yōu)點：采用組合式模具可避免應(yīng)力集中和裂紋的產(chǎn)生。38、沖裁模凸、凹模的刃口間隙是工作間隙，也叫沖裁間隙，不僅影響沖裁過程和沖裁質(zhì)量，也影響模具的壽命。39、對模具發(fā)生斷裂或塑性變形失效的影響答：設(shè)備速度越高，模具在單位時間內(nèi)受到的沖擊力越大，設(shè)備施力時間越短，沖擊能力來不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應(yīng)力超過模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強度，因此，設(shè)備速度越高，模具越易發(fā)生斷裂或塑性變形失效。40、簡述潤滑對模具壽命的影響答：由于減少了模具與工件的直接接觸，因此減少了模具的磨損，使得成型力降低。潤滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱，降低

13、模具溫度，這對提高模具壽命都是有利的。41、模具材料的基本性能包括使用性能和工藝性能。使用性能包括：強度、塑性、韌性、耐磨、耐腐蝕、耐熱、疲勞、熱穩(wěn)定。（7個）42、板條馬氏體性能特點：板條馬氏體主要位錯亞結(jié)構(gòu)，具有較高的強度和塑性； 針狀馬氏體性能特點：針狀馬氏體主要是孿晶亞結(jié)構(gòu)，硬度高而脆性大。43、一般中、低強度鋼在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上，主要是微孔聚集型的斷裂機理，發(fā)生韌性斷裂， 較高；在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以下，主要是解理型斷裂機理，發(fā)生脆性斷裂， 較低。44、耐磨性與哪些因素有關(guān)答：耐磨性不僅與材料的強度、韌性及硬度有關(guān)，還與鋼中碳化物的數(shù)量、大小及分布有關(guān)。一般來說，強度或硬度及韌性越高，碳化

14、物越細小、分布越均勻，材料的耐磨性越好。45、論述減輕粘著磨損的主要措施答：1.盡量選擇互溶性少、粘著傾向小的材料配對；選擇強度高、不易塑性變形的材料。2.提高氧化膜的穩(wěn)定性，提高氧化膜與基體的結(jié)合力；降低表面粗糙度，改善潤滑條件。3.采用表面滲硫、滲磷、滲氮等處理工藝，在材料表面形成化合物或非金屬層，降低接觸層原子結(jié)合力，減小摩擦系數(shù)，避免直接接觸，以降低磨損量。46、論述提高疲勞磨損抗力的措施答：1.提高冶金質(zhì)量，提供優(yōu)質(zhì)純凈材料；或鋼中含有適量塑性硫化物夾雜，能將脆性氧化物夾雜，包住形成共生夾雜物，降低氧化物的破壞作用，可提高材料抗疲勞磨損的能力。2.在基體為馬氏體的組織中，減小碳化物粒

15、度并使其成球狀均勻分布，使基體中馬氏體、殘余奧氏體和未溶碳化物量之間有最佳匹配。3.合理選擇表面硬化工藝，在一定深度范圍內(nèi)保持殘余壓應(yīng)力4.改善模具表面狀態(tài)，減少冷熱加工缺陷，降低表面粗糙度，降低摩擦系數(shù)。47、論述提高耐熱疲勞抗力的措施答：1.模具不可避免地存在圓角、孔等應(yīng)力集中因素，在不影響使用性能的前提下，應(yīng)盡量選擇最佳結(jié)構(gòu)，使截面圓滑過渡，避免或降低應(yīng)力集中。2.選擇優(yōu)良的抗熱疲勞性的材料，是決定零件具有優(yōu)良抗疲勞應(yīng)力的重要因素。3.采用表面強化工藝，如表面熱處理、化學(xué)熱處理、噴丸和滾壓強化等，改善和提高模具的抗熱疲勞性能。4.對于低調(diào)疲勞和熱疲勞失效，可通過改善材料塑性來改善失效抗力

16、。48、模具零件切削加工的目的是消除毛坯成型時產(chǎn)生的表面缺陷，并使零件獲得一定形狀、尺寸精度和表面粗糙度。49、由于加熱溫度過高、保溫時間過長及爐內(nèi)溫度不均勻等，引起模具鋼晶粒粗大的現(xiàn)象稱為過熱。50、模具淬火加熱時保護不良，介質(zhì)中含有較多氧化物或腐蝕物質(zhì)，加熱超過一定溫度時會使模具表面氧化、脫碳或腐蝕。51、產(chǎn)生裂紋的主要原因：冷卻速度過大；淬火后未及時回火、回火不足或在回火脆性區(qū)域回火38？防止裂紋的措施 例如高速鋼兩次預(yù)熱52、產(chǎn)生硬度不足的原因答：1.淬火前原材料內(nèi)部存在組織有缺陷等質(zhì)量問題，如碳素工具鋼種出現(xiàn)石墨碳。2.熱處理工藝不當(dāng) a.加熱溫度過低，或保溫時間不足，使奧氏體合金化

17、不充分，甚至沒有完成全部相變。 b.冷卻速度過慢，使得部分奧氏體在冷卻過程發(fā)生了分解，而不能形成足夠數(shù)量的馬氏體。 c.回火度過高，使硬度降低過多。二次硬化鋼，回火溫度太低或太高，都會造成硬度不足的現(xiàn)象。53、產(chǎn)生脆性的主要原因答：淬火加熱溫度過高，回火溫度偏低，在回火脆性區(qū)回火等。54、冷作模具鋼的基本性能要求是在熱處理后有高的工作硬度、好的韌性、良好的工藝性能以及高的耐磨性55、冷作模具鋼的基本性能：硬度、耐磨性56、簡述新型的高碳低合金鋼的用途和特性答：GD鋼特性：這類鋼一般采用淬火、低溫回火，得回火馬氏體基體，彌散分布少量碳化物。這種組織強度高，韌性好，有一定的耐磨性能。用途：常用于工

18、作刃口溫度不高、要求強韌性好的冷擠、冷鐓和沖裁模具。57、簡述高速基體鋼用途特性答：特性：既保持了高速鋼的高抗壓強度、紅硬性和高耐磨性能，又提高了韌性和抗疲勞性能，實現(xiàn)了強韌性、紅硬性和耐磨性較好地統(tǒng)一。用途：這類鋼主要用于強韌性和耐磨要求高的場合，如加工難變形材料的模具及大型、復(fù)雜、受沖擊載荷大的模具。58、簡述高碳中鉻耐磨鋼的用途和特性答：特性：具有較強的二次硬化效應(yīng)和較高的強韌性和耐磨性。用途：主要用于代替Cr12、Cr12MoV及高速鋼的應(yīng)用領(lǐng)域，有較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。59、熱作模具鋼的性能：在機械負荷和熱沖擊的雙重作用下具有一系列高溫性能，如高溫強度、熱穩(wěn)定性、熱疲勞抗力、抗氧化性和

19、抗熱熔損性能。60、T10A性能要求：一般要求熱處理工藝簡便，熱處理變形小或者不變形，預(yù)硬狀態(tài)的切削加工性能好，鏡面拋光性能和圖案蝕刻性能優(yōu)良，表面粗糙度低，使用壽命長。61、論述新型塑料模具鋼的種類與應(yīng)用答：1.預(yù)硬調(diào)質(zhì)型，屬于這類鋼種有P20、718、和H13鋼，這類鋼廣泛用于制造大、中型精密注塑模。屬CrMo系調(diào)質(zhì)鋼。2.預(yù)硬易切削型，此類型鋼的有5NiSCa、SM1和8Cr2S等。適用于大、中型注塑模具的制造。3.時效硬化型，屬于此類鋼的有25CrNi3MoAl、PMS、SM2鋼。用作冷擠成型法制造復(fù)雜型腔模具。4.冷擠壓成型型，只有LJ和8416兩個鋼號。適用于需要重復(fù)制造型腔或淺型

20、腔的塑料模具，可降低成本，提高生產(chǎn)率。62、65Nb鋼，鈮的作用主要如下：答1.能生產(chǎn)比較穩(wěn)定的NbC，并可溶入MC和M2C碳化物中，增加其穩(wěn)定性，使碳化物在淬火加熱時溶解緩慢，組織晶粒長大，使晶界呈彎曲狀。2.使奧氏體中的貧碳區(qū)增加，淬火后可以獲得較多的板條馬氏體。馬氏體尺寸很細。3.鈮還使回火過程中析出的M2C、MC碳化物彌散細小，比較穩(wěn)定。因此65Nb鋼有比較寬的淬火和回火溫度范圍。63、鈷結(jié)硬質(zhì)合金應(yīng)用、性能、成分、特點答：國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的硬質(zhì)合金。它是以難熔金屬的碳化物（如碳化鎢、碳化鈦等）為硬質(zhì)相，以金屬鈷為粘結(jié)相，用粉末冶金的方法制造的合金材料。與鋼相比，其韌性、可加工性較差。在模具生產(chǎn)中，被廣泛應(yīng)用于制造拉絲模（拉絲模為冷作模具）、沖壓模等，其使用壽命遠遠高于鋼制模具。64、模具表面處理技術(shù)分為氣相沉積、化學(xué)（有化學(xué)變化處理）、涂鍍65、p175下面不明白66、p176不明白67、滲碳也是滲氮，一般要